Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia WYZNACZANIE RÓWNOWAŻNIKA ELEKTROCHEMICZNEGO MIEDZI I STAŁEJ FARADAYA ( ćw. 308)
Imię i nazwisko: Szymon Karabela/ Sebastian Świszcz
Wydział ELEKTRYCZNY		Semestr III		Rok akademicki 2000/2001
Zespół	Data wykonania		Ocena		Podpis
2	20.10.2000

I.Wstęp teoretyczny

Drobiny związków chemicznych o wiązaniu jonowym w środowisku o dużej przenikalnościelektrycznej łatwo ulegają rozpadowi na jony. Wynika to z osłabienia sił kulombowskiegooddziaływania między jonami w drobinie. Proces ten zachodzący pod wpływem rozpuszczalnika nazywamy dysocjacją elektrolityczną. Zachodzi także proces odwrotny zwany rekombinacją jonów. Między tymi procesami ustala się stan równowagi dynamicznej,któremu odpowiada określony stopień stężenia par jonów w roztworze.

α=

Przepływ prądu przez elektrolit i towarzyszące mu reakcje chemiczne nazywamy elektrolizą.

Jony w wyniku elektrostatycznego oddziaływania z dipolowymi drobinami rozpuszczalnika

Otaczają się nimi, jest to solwatacja , a w przypadku wodnych roztworów hydratacja.

To zmniejsza ruchliwość jonów, a więc także przewodnictwo właściwe elektryczne

elektrolitów określane wzorem:

e- ładunek elementarny,

z- wartościowość jonów,

n-liczba drobin subst. elektrolitycznej w jednostce objętości,

α- stopień dysocjacji,

u_a i u_k- ruchliwość anionów i kationów, przy czym:

Pierwsze prawo Faradaya mówi, że masa substancji wydzielanej na każdej z elektrod jest

Proporcjonalna do wartości ładunku przeniesionego przez elektrolit:

k-równoważnik elektrochemiczny równy liczbowo masie substancji wydzielonej przez prąd

o natężeniu I .

I - natężenie prądu płynącego przez elektrolit.

t-czas przepływu prądu.

Q=I*t - ładunek przeniesiony przez elektrolit.

Drugie prawo Faradaya stwierdza ,
że masy substancji wydzielonych na dowolnej elektrodzie z dowolnego roztworu takim samym prądem i w ciągu tego samego czasu mają się do siebie tak , jak równoważniki chemiczne tych substancji:

gdzie
,

1. masa atomowa substancji,

z-wartościowość.

F-stała Faradaya.

Więc:

Stała Faradaya jest równa ładunkowi związanemu z wydzielaniem na dowolnej elektrodzie jednego gramo- lub kilogramorownoważnika chemicznego.

F=N*e,

gdzie N-liczba Avogadra dla k-mola,

e- nabój elementarny.

II. Wykonanie ćwiczenia

Elektrolitem w niniejszym ćwiczeniu jest roztwór wodny siarczanu miedzi CuSO₄ , elektrodami zaś dwie plytki miedziane.

Naczynie elektrolityczne wraz z roztworem i elektrodami nazywane jest woltametrem.

W stosowanym woltometrze po zamknięciu obwodu nastąpi wydzielanie się na katodzie miedzi z roztworu. Przy anodzie jony reszty kwasowej SO₄ zobojętniają sięi reagują z miedzią elektrody tworząc drobinę CuSO_4. Tak więc masa katody rośnie ,a masa anody maleje.

Określając natężenie prądu, czas jego przepływu oraz masę miedzi wydzielonej na katodzie można z powyższych równań wyznaczyć równoważnik chemiczny, stałą Faaaradaya i ładunek elementarny.

Wykaz przyrządów:

• woltametr midziowy

• źródło napięcia stałego

• amperomierz na prąd stały

• opornica suwakowa

• wyłącznik ( klucz )

- sekundomierz

• waga analityczna lub laboratoryjna

Kolejność czynności:

• połączyć układ zgodnie z imstrukcją

• wysuszyć starannie katodę i zważyć; wyznaczyć masę m₁

• zanurzyć obie elektrody do roztworu, zamknąć obwód przy maksymalnym oporze na opornicy i regulując ślizgiem opornicy ustalić szybko nakazaną przez przez prowadzącego zajęcia wartość natężenia prądu ( ok. 1 A ) , zanotować moment ( czas ) ustalenia natężenia

• podczas przebiegu elektrolizy dbać o utrzymanie stałej wartości natężenia prądu

• po kilkunastu minutach ( zanotować moment ) rozewrzeć obwód , wyjąć katodę dokładnie osuszyć i zważyć wyznaczając m₂ . Masa wydzielonej miedzi

m= m₂ - m₁

- pomiar powtórzyć co najmniej trzykrotnie.

III. Tabela pomiarowa

^Nr. pomiaru.	^m1 [kg]	^m2 [kg]	^m [kg]	I [A]	t [s]	A	z	k [kgA^-1s^-1]	F
^1	^0.2205	^0.222	^0.0005	^1.5	^1200	^63,57	^2	2.7788	7.151
^2	^0.222	^0.2218	^0.0008	^1.5	^1200	^63.57	^2	4.444	11.439

l.p	I [A]	U1 [V]	U2 [V]	Uśr [V]	d [m]	E [V/m}	a [m]	b [m]	S [ ]	i [A/m2]	γ [1/Ω*m]
1	1.5	27.5	28	27.75	0.05	555	0.09	0.1	0.009	166,67	0.3
2	1.5	27.5	28	27.75	0.05	555	0.09	0.1	0.009	166,67	0.3

^, F=
, R=
więc R=31,78

^k_sr= 3.611
, F_śr= 9,295

Średnie natężenie pola w elektrolicie E=
, więc E=555[V/m].

Gęstość prądu j=
, gdzie S=a*b , j=
166.67[A/m*m]

Średnia przewodność właściwa elektrolitu γ=
,więc γ=0.3

Średnia oporność właściwa ρ=1/γ ,więc ρ=3,333

DYSKUSJA BŁĘDÓW! (Program mathcad)

---